KR20100135121A - Ellipsometer using half mirror - Google Patents

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KR20100135121A KR1020090053593A KR20090053593A KR20100135121A KR 20100135121 A KR20100135121 A KR 20100135121A KR 1020090053593 A KR1020090053593 A KR 1020090053593A KR 20090053593 A KR20090053593 A KR 20090053593A KR 20100135121 A KR20100135121 A KR 20100135121A
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Abstract

PURPOSE: An ellipsometer using a half mirror is provided to analyze the exact property of matter by preventing optical interference due to a beam splitter. CONSTITUTION: An ellipsometer using a half mirror comprises a light source device(210), a polarized light device(220), a half mirror(230), an objective lens(240), an analyzer(260), and an optical detector(270). The polarized light device makes polarized light emitted from the light source device into a linear polarized light. The half mirror reflects the light passing through the polarized light device. The objective lens focuses light reflected from the half mirror to a specimen(250). The optical detector comprises a unit element for detecting the distribution of the intensity of the light passing through the analyzer.

Description

하프 미러를 이용한 타원계측기{Ellipsometer using Half Mirror}Ellipsometer using Half Mirror

본 발명은 하프 미러(half mirror)를 이용한 타원계측기(ellipsometer)에 관한 것으로, 보다 상세하게는 종래의 수직 입사형 초점 타원계측기에서 처럼 빛의 일부는 투과시키고 일부는 반사시키는 사각 프리즘형 또는 유리평판형 등의 광분할기를 사용하는 대신에 고반사율 하프미러로 대물렌즈의 반쪽으로 빛을 반사시키고 대물렌즈 초점의 반쪽으로부터 반사된 빛이 광분할기를 통과하지 않고 바로 광검출기로 검출되도록 함으로써 광분할기에 의한 광간섭 현상이 방지되고 광량은 최대 4배 정도 증대됨으로써 나노 박막 또는 나노 패턴 등의 시편들에 대한 물성을 보다 정확하고 정밀하게 측정 및 분석할 수 있도록 하는 하프 미러를 이용한 타원계측기에 관한 것이다.The present invention relates to an ellipsometer using a half mirror, and more particularly to a rectangular prism type or glass plate that transmits a part of light and reflects a part of it as in a conventional vertical incident focus ellipsometer. Instead of using a light splitter such as a type, a high reflectivity half mirror reflects light to half of the objective lens and allows the light reflected from the half of the objective lens to be detected by the photodetector without passing through the light splitter. The optical interference phenomenon is prevented and the amount of light is increased by up to four times, and the ellipsometer using a half mirror to more accurately and accurately measure and analyze the properties of the specimens, such as nano-thin film or nano-pattern.

본 발명은 타원계측기(ellipsometer)에 관한 것으로 시편의 표면에 특정 편광상태를 지니고 입사한 빛이 반사된 후에 가지게 되는 편광상태의 변화를 측정하고 그 측정값을 분석함으로써 시편의 물성을 찾아내는 측정기술이다. 특히, 반도체 산업체에서는 다양한 나노 박막 제조공정들이 사용되고 있는데 제조된 나노 박막들에 대한 물성을 평가하기 위해서 비파괴적이며 비접촉식인 실시간 측정기술인 타원 계측기를 공정용 계측장비로 널리 사용하고 있다. The present invention relates to an ellipsometer and is a measurement technique for finding the physical properties of a specimen by measuring a change in the polarization state that has a specific polarization state on the surface of the specimen and after the incident light is reflected. . Particularly, various nano thin film manufacturing processes are used in the semiconductor industry. In order to evaluate the properties of the nano thin films, an elliptical measuring device, which is a non-destructive and non-contact real time measuring technology, is widely used as a measuring instrument for the process.

반도체 산업체뿐만 아니라 대학을 비롯한 연구기관들에서 다양한 종류의 타원계측기들을 사용되고 있는데 탐침으로 사용되는 광선을 시편에 어떻게 조사하는가에 따라 그 종류를 분류하면 경사 방향에서 평행광을 시편에 입사하는 경우(미국특허 제 3,985,447호), 경사 방향에서 광학계를 사용하여 시편에 초점을 맺는 경우(미국특허 제 5,166,752호 및 제 5,608,526호) 그리고 수직 방향에서 광학계를 사용하여 시편에 초점을 맺는 경우(미국특허 제 5,042,951호 및 제 6,898,537호)로 구분할 수 있다. In addition to the semiconductor industry, universities and research institutes use various types of ellipsometers, and if they are classified according to how the beams used as probes are irradiated on the specimens, the parallel light is incident on the specimens in the oblique direction (USA Patent No. 3,985,447), focusing the specimen using the optical system in the oblique direction (US Pat. Nos. 5,166,752 and 5,608,526) and focusing the specimen using the optical system in the vertical direction (US Pat. No. 5,042,951). And 6,898,537).

경사 방향에서 평행광을 입사하는 경우에는 모든 광선들이 동일한 입사각을 갖고 시편에 조사되므로 입사각을 보다 정확히 제어할 수 있기 때문에 측정 정확도가 우수한 반면에 조리개(iris)를 이용하여 입사빔의 크기를 줄이면 회절(diffraction)현상이 증대되기 때문에 시편에 조사된 빔의 크기를 mm 이하로 줄이는 것이 어려운 단점이 있다. In the case of incidence of parallel light in the oblique direction, all the light rays are irradiated onto the specimen with the same angle of incidence, so that the angle of incidence can be controlled more accurately. However, when the size of the incident beam is reduced using an iris, Because of the increased phenomenon, it is difficult to reduce the size of the beam irradiated to the specimen to mm or less.

반도체 소자제조 산업체에서는 타원계측기를 사용하여 다양한 박막 제조공정들에 대한 측정 및 평가를 위해서 수십 μm x 수십 μm의 면적으로 제한된 측정영역을 웨이퍼에 특별히 만들어 사용하고 있다. 이렇게 마이크로 수준으로 제한된 측정영역 내부에서 타원계측기를 사용하여 박막의 두께를 측정하기 위해서는 경사 방향에서 입사된 평행광을 렌즈(미국특허 제 3,985,447호) 또는 반사형 거울(미국특허 제 5,608,526호)로 구성된 광학계를 사용하여 시편 표면에 초점을 맺는 기술이 사용되고 있다. 그런데 이 경우에는 다수의 입사각을 갖는 광선이 동시에 시편에 입사되기 때문에 경사 방향에서 평행광을 사용하는 경우 보다는 그 측정 정확도를 확보 및 유지하기가 어려운 단점이 있다. In the semiconductor device manufacturing industry, ellipsometers are used to make and measure a limited area of several tens of micrometers by several tens of micrometers on wafers for measurement and evaluation of various thin film manufacturing processes. In order to measure the thickness of the thin film using an ellipsometer inside the measurement area limited to the micro level, parallel light incident in the oblique direction is composed of a lens (US Pat. No. 3,985,447) or a reflective mirror (US Pat. No. 5,608,526). Techniques for focusing the specimen surface using optical systems have been used. However, in this case, since light rays having a plurality of incident angles are incident on the specimen at the same time, it is difficult to secure and maintain the measurement accuracy than when parallel light is used in the oblique direction.

최근 반도체 소자 제조기술의 지속적인 발전에 따라서 향후 반도체 소자 제작 기술에서 웨이퍼에서의 패턴된 선폭의 크기가 지속적으로 줄어들 것으로 예상됨에 따라서 상기의 제한된 측정지역의 면적도 비례하여 줄여야만 한다. 그러나 상기의 경사 방향 초점 타원계측기의 경우에는 시편에 조사되는 광빔의 면적을 최대한 줄이려는 많은 연구 및 노력에도 불구하고 초점 광학계의 수차 및 구조적 한계 등의 장벽으로 인하여 더 이상 그 크기를 줄이기는 매우 어려운 실정이다. In accordance with the recent development of semiconductor device manufacturing technology, the size of the patterned line width on the wafer is expected to be continuously reduced in the semiconductor device manufacturing technology in the future, so that the area of the limited measurement area should be reduced in proportion. However, in the case of the oblique focus ellipsometer described above, despite many researches and efforts to minimize the area of the light beam irradiated to the specimen, it is very difficult to reduce the size any more because of barriers such as aberration and structural limitations of the focus optical system. It is true.

수직 입사 초점 타원계측기의 경우에는 수직 방향에서 입사된 평행광을 대물렌즈를 사용하여 시편의 표면 위에 최대 μm 이하 크기의 초점을 맺게 할 수 있으므로 보다 작은 면적을 갖는 미세 패턴 영역 내부에서도 측정이 가능한 장점을 갖고 있다.In the case of the vertical incidence focus ellipsometer, the parallel light incident in the vertical direction can be focused to a maximum size of μm or less on the surface of the specimen by using an objective lens. Have

도 1에서는 기존에 널리 사용되고 있는 수직에서 입사하는 초점 타원계측기(미국특허 제 5,042,951호)의 기본적 구조를 도시하였다. 상기 초점 타원계측기는 광원(110)으로부터 방출된 평행광(120)을 선편광 상태로 만드는 편광자(130)와, 편광자(130)를 통과한 빛의 일부를 분할하는 광분할기(140)와, 광분할기(140)로부터 분할된 일부의 빛을 굴절시켜 시편(160)에 집중시켜 조사시키는 대물렌즈(150)와, 시편(160)으로부터 반사된 후 대물렌즈(150) 및 광분할기(140)를 통과한 빛에서 특정한 방향의 선편광 상태만을 걸러내는 검광자(170)와, 검광자(170)를 통과한 빛의 세기를 전압 또는 전류와 같은 전기적 신호로 검출하는 단위소자를 갖는 광검출 기(180)를 구비하고 있다. 1 illustrates a basic structure of a focus ellipsometer (US Pat. No. 5,042,951) that is incident from a vertical position, which is widely used. The focus ellipsometer has a polarizer 130 which makes the parallel light 120 emitted from the light source 110 into a linearly polarized state, a light splitter 140 which splits a part of the light passing through the polarizer 130, and a light splitter. Refraction of a part of the light split from 140 to focus on the specimen 160 to irradiate, and to reflect the specimen 160 and passed through the objective lens 150 and the light splitter 140 The photodetector 180 includes a detector 170 for filtering only linearly polarized states of light in a specific direction, and a unit device for detecting an intensity of light passing through the detector 170 as an electrical signal such as a voltage or a current. Equipped.

상기 초점 타원계측기에서 일반적으로 광분할기에 입사된 빛의 반 정도만 반사되어 대물렌즈로 조사되며 시편으로부터 반사되고 대물렌즈를 통과하여 다시 광분할기에 입사된 빛의 경우에도 반 정도만이 광분할기를 통과하여 광검출기에 검출되게 되므로 광량의 손실이 매우 크기 때문에 출력이 큰 광원을 사용해야만 한다. 또한, 광분할기에서의 다중반사로 인해서 일부 원하지 않은 빛들이 광검출기로 입사됨으로써 광간섭을 일으킬 수 있게 되어 정확한 측정에 장애가 되는 단점도 있다. In the focus ellipsometer, only about half of the light incident on the optical splitter is generally reflected and irradiated to the objective lens, and only about half of the light reflected from the specimen and passed through the objective lens to the optical splitter passes through the optical splitter. Since the photodetector detects a large amount of light, the light source having a large output must be used. In addition, due to multiple reflections in the splitter, some unwanted light is incident on the photodetector to cause optical interference, which impedes accurate measurement.

본 발명은 상기한 문제점들을 개선하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 종래의 타원계측기에서 하프미러로 대물렌즈의 반쪽으로 빛을 반사하거나 대물렌즈 초점의 반쪽으로부터 반사된 빛을 검출되도록 하여 대물렌즈 초점의 반쪽에 해당되는 시편의 물성을 분석하도록 함으로써 광분할기에 의한 광간섭이 방지되어 보다 정확한 물성을 분석할 수 있게 되고 광량은 최대 4배 정도 증대되어 측정에서 신호/잡음 비율이 크게 증대되도록 하는 하프 미러를 이용한 타원계측기(Ellipsometer using Half Mirror)를 제공하는 것이다.The present invention has been made to solve the above problems, an object of the present invention is to reflect the light to the half of the objective lens with a half mirror in the conventional ellipsometer or to detect the light reflected from the half of the objective lens focus By analyzing the properties of the specimen that is half of the focal point of the lens, light interference by the splitter is prevented, so that more accurate physical properties can be analyzed, and the amount of light is increased by up to 4 times so that the signal / noise ratio can be greatly increased in the measurement. It is to provide an ellipsometer using half mirror.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 하프 미러를 이용한 타원계측기는 평행광을 방출하는 광원장치(210); 상기 광원장치(210)로부터 방출된 평행광을 선편광 상태로 만드는 편광자(220); 상기 편광자(220)를 통과한 빛을 전부 반사하는 고반사율 하프 미러(230); 상기 하프 미러(230)로부터 반사된 빛을 시편(250)에 집중 조사시키는 대물렌즈(240); 상기 시편(250)으로부터 반사된 후 상기 대물렌즈(240)를 통과한 빛에서 특정한 방향의 선편광 상태만을 투과시키는 검광자(260); 상기 검광자(260)를 투과한 빛의 세기를 전기적 신호로 검출하는 광검출기(270); 를 포함하여 이루어지며, 상기 편광자(220)를 투과한 빛이 상기 하프 미러(230)에 의해 상기 대물렌즈(240)의 반쪽으로 반사되도록 하고, 상기 대물렌즈(240) 초점의 반쪽에 해당되는 크기로 시편(250)에 조사되어 상기 시편(250)으로 부터 반사된 빛이 상기 대물렌즈(240)의 나머지 반쪽으로 전달되어 상기 광검출기(270)로 검출되는 것을 특징으로 한다. To achieve the above object, an ellipsometer using a half mirror according to the present invention includes a light source device 210 for emitting parallel light; A polarizer 220 for making the parallel light emitted from the light source device 210 into a linearly polarized state; A high reflectivity half mirror 230 reflecting all of the light passing through the polarizer 220; An objective lens 240 for irradiating light reflected from the half mirror 230 onto the specimen 250; An analyzer 260 that transmits only a linearly polarized state in a specific direction from the light reflected from the specimen 250 and then passed through the objective lens 240; A photo detector 270 for detecting the intensity of the light transmitted through the analyzer 260 as an electrical signal; It comprises a, and the light transmitted through the polarizer 220 is reflected by the half mirror 230 to the half of the objective lens 240, the size corresponding to the half of the focal point of the objective lens 240 The light emitted from the specimen 250 and reflected from the specimen 250 is transmitted to the other half of the objective lens 240 to be detected by the photodetector 270.

본 발명에 의한 다른 형태의 하프 미러를 이용한 타원계측기는 상기 편광자(220)과 상기 검광자(260) 대신에 하나의 선편광자를 상기 하프 미러(230)와 상기 대물렌즈(240) 사이에 설치하는 것을 특징으로 한다. An ellipsometer using another type of half mirror according to the present invention installs a linear polarizer between the half mirror 230 and the objective lens 240 instead of the polarizer 220 and the analyzer 260. It features.

아울러, 상기 광검출기(270)에 의해 검출된 빛의 세기를 각각의 입사각들에 대해서 180°의 다중 입사면 경로를 따라 상기 광검출기(270)의 단위소자(pixel)에 해당되는 값으로 보정하여 연산을 처리하는 연산처리장치(280)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. In addition, the intensity of light detected by the photodetector 270 is corrected to a value corresponding to a unit pixel of the photodetector 270 along a multiple incidence plane path of 180 ° for each incident angle. It is characterized in that it further comprises a calculation processing unit 280 for processing a calculation.

이때, 상기 하프 미러(230)는 광원으로 사용되는 파장 영역에서 반사율이 높도록 박막코팅이 된 것을 특징으로 한다. At this time, the half mirror 230 is characterized in that the thin film coating so that the reflectance is high in the wavelength region used as the light source.

아울러, 상기 하프 미러(230)가 상기 대물렌즈(240)의 반쪽 또는 나머지 반쪽으로 반사되도록 상기 하프 미러(230)를 이송시키는 하프 미러 이송수단이 더 구비된 것을 특징으로 한다. In addition, the half mirror 230 is characterized in that it further comprises a half mirror transfer means for transferring the half mirror 230 so that the half mirror 230 is reflected to the half or the other half of the objective lens 240.

또한, 상기 광검출기(270)는 다수의 단위소자(pixel)로 구성된 2차원 영상측정 장치를 사용하는 것을 특징으로 한다. In addition, the photodetector 270 is characterized by using a two-dimensional image measuring device consisting of a plurality of unit pixels (pixel).

또, 상기 광원장치(210)에서 광원은 텅스텐-할로겐 램프, Xe 램프로부터 선택되는 어느 하나의 백색광원 또는 레이저의 단색광원을 사용하는 것을 특징으로 하며 평행광을 만들기 위하여 렌즈, 거울, 렌즈와 거울의 조합으로부터 선택되는 어느 하나로 구성된 광학계로 구비된 것을 특징으로 한다.In addition, the light source in the light source device 210 is characterized by using any one white light source selected from tungsten-halogen lamps, Xe lamps or a monochromatic light source of the laser, and to make parallel light lenses, mirrors, lenses and mirrors Characterized in that provided with an optical system composed of any one selected from the combination of the.

또, 상기 편광자(220)와 상기 검광자(260)은 프리즘형 선평 편광자, 평판형 편광자로부터 선택되는 어느 하나의 선형 편광자를 사용하는 것을 특징으로 한다.In addition, the polarizer 220 and the analyzer 260 is characterized by using any one of the linear polarizer selected from a prism-type linear flat polarizer, a flat polarizer.

또, 상기 대물렌즈(240)는 렌즈, 거울, 렌즈와 거울의 조합으로부터 선택되는 어느 하나로 구성된 광학계로 구비된 것으로 평행광을 상기 시편(250) 상에 초점이 맺도록 하는 것을 특징으로 한다. In addition, the objective lens 240 is provided with an optical system composed of any one selected from a lens, a mirror, a combination of the lens and the mirror, characterized in that to focus the parallel light on the specimen 250.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 하프 미러를 이용한 타원계측기는 종래의 초점 타원계측기에 비해 광분할기에 의한 광간섭이 방지되어 보다 정확한 물성 측정이 가능하며, 광량 감소를 최대 4배 이하로 최소화하여 신호/잡음 비율이 증대됨으로서 측정 정밀도가 향상되거나 보다 출력이 작은 광원을 사용할 수 있는 장점이 있다. As described above, the ellipsometer using the half mirror according to the present invention can prevent the optical interference by the optical splitter than the conventional focal ellipsometer, so that it is possible to measure the physical properties more precisely and minimize the amount of light reduction up to 4 times or less. As the signal / noise ratio is increased, the measurement accuracy is improved or a light source having a smaller output can be used.

종래의 초점 타원계측기에 비해 하프 미러를 채택함으로써 간편한 구조를 갖게 되었으며 단일 입사면에 대한 측정을 다중 입사면과 다중 입사각에 대한 측정으로 확대함에 따라서 측정 정밀도가 향상될 것으로 기대된다. 따라서 본 발명의 측정장치를 사용한다면 시편의 물성, 즉 나노 박막의 경우에는 보다 세밀한 박막의 두께 및 굴절률 등에 대한 정보들을 정확하고 정밀하게 측정할 수 있을 것이다.Compared with the conventional focus ellipsometer, the half mirror has a simple structure, and the measurement accuracy is expected to be improved as the measurement of a single incident surface is extended to the measurement of multiple incident surfaces and multiple incident angles. Therefore, if the measuring apparatus of the present invention is used, it is possible to accurately and precisely measure the physical properties of the specimen, that is, information about the thickness and refractive index of the finer thin film.

또, 단일 입사면에서 편광특성을 취하는 종래의 초점 타원계측기에 비해 측정시 광부품에 대한 모터 구동이 없는 정적인 상태에서 0° 에서 최대 입사각에 이르는 다중 입사각들에 대해서 180°의 다중 입사면들에 대한 편광성분을 각각 취함으로써 시편의 광특성을 보다 정밀하게 측정할 수 있는 장점이 있다. Also, compared to the conventional focal ellipsometer with polarization characteristics at a single incidence plane, multiple incidence planes of 180 ° for multiple incidence angles ranging from 0 ° to the maximum incidence angle in the static state without motor driving for the optical component are measured. By taking the polarization components for each, there is an advantage that the optical properties of the specimen can be measured more precisely.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 의한 타원계측기의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.With reference to the accompanying drawings a preferred embodiment of the ellipsometer according to the present invention configured as described above will be described in detail.

도 2, 도 3, 도 5 및 도 6은 본 발명에 의한 하프 미러를 이용한 타원계측기의 구조를 나타낸 도면이다. 2, 3, 5 and 6 are views showing the structure of an ellipsometer using a half mirror according to the present invention.

도시된 바와 같이, 박막의 두께 및 굴절률 등과 같은 시편의 광학적 물성 측정을 위한 본 발명에 의한 하프 미러를 이용한 타원계측기는 평행광을 방출하는 광원장치(210); 상기 광원장치(210)으로부터 방출된 평행광을 선편광 상태로 만드는 편광자(220); 상기 편광자(220)를 통과한 빛을 전부 반사하는 고반사율 하프 미러(230); 상기 하프 미러(230)로부터 반사된 빛을 시편(250)에 집중 조사시키는 대물렌즈(240); 상기 시편(250)으로부터 반사된 후 상기 대물렌즈(240)를 통과한 빛에서 특정한 방향의 선편광 상태만 투과하는 검광자(260); 상기 검광자(260)를 투과한 빛의 세기를 전압 또는 전류와 같은 전기적 신호로 변환하는 광검출기(270); 상기 광검출기(270)에 의해 검출된 전기적 신호를 각각의 입사각들에 대해서 180°의 다중 입사면 경로를 따라 상기 광검출기(270)의 단위소자(pixel)에 해당되는 값으로 보정하여 연산을 처리하는 연산처리장치(280)를 포함하여 이루어진다. As shown, an ellipsometer using a half mirror according to the present invention for measuring the optical properties of the specimen such as the thickness and refractive index of the thin film is a light source device 210 for emitting parallel light; A polarizer 220 for making parallel light emitted from the light source device 210 into a linearly polarized state; A high reflectivity half mirror 230 reflecting all of the light passing through the polarizer 220; An objective lens 240 for irradiating light reflected from the half mirror 230 onto the specimen 250; An analyzer 260 that transmits only a linearly polarized state in a specific direction from the light reflected from the specimen 250 and passing through the objective lens 240; A photo detector 270 for converting the intensity of the light transmitted through the analyzer 260 into an electrical signal such as a voltage or a current; The operation is processed by correcting the electrical signal detected by the photodetector 270 to a value corresponding to a pixel of the photodetector 270 along a multiple incidence plane path of 180 ° for each incident angle. Comprising a calculation processing unit 280 is made.

상기 광원장치(210)은 종래에 일반적으로 사용하는 텅스텐-할로겐 램프, Xe 방전램프 등의 백색광원과 레이저 등의 단색광원이 광원으로 사용될 수 있으며 이들 광원으로부터 발생한 빛을 평행광으로 바꾸게 하는 거울, 렌즈, 렌즈와 거울의 조합으로부터 선택되는 어느 하나로 구성된 광학계를 설치하여 이루어진다. The light source device 210 may be a conventional white light source such as a tungsten-halogen lamp, Xe discharge lamp and a monochromatic light source such as a laser and the like to convert the light generated from these light sources into parallel light, It is achieved by providing an optical system composed of any one selected from a combination of a lens, a lens and a mirror.

상기 광원(210)이 백색광원인 경우 백색광원을 사용할 때는 상기 광원(210)의 후단 또는 상기 광검출기(270) 전단에 특정 파장 범위의 빛을 통과시키는 대역 필터부(도 4 참조)가 설치되는 것이 바람직하다. 이때, 대역필터부는 도 4에서와 같이 상기 대역필터(211)는 방사상으로 배치되며 상기 대역 필터(211)를 선택적으로는 통과될 수 있도록 회전이 가능한 필터 휠(212)을 더 포함하는 것이 바람직하다. 상기 필터 휠(212)은 모터(213)에 의해 회전되게 된다. 상기 모터(213)는 스테핑모터로 되는 것이 바람직하다. When the light source 210 is a white light source, when a white light source is used, a band pass filter unit (see FIG. 4) that allows light of a specific wavelength range to pass through the rear end of the light source 210 or the front of the photodetector 270 is installed. desirable. In this case, as shown in FIG. 4, the band filter 211 may further include a filter wheel 212 disposed radially and rotatable to selectively pass the band pass filter 211. . The filter wheel 212 is rotated by the motor 213. The motor 213 is preferably a stepping motor.

상기 편광자(220)는 선편광자로 구성되며 상기 광원장치(210)로부터 방출된 평행광을 선편광 상태로 만드는 역할을 한다. The polarizer 220 is configured as a linear polarizer and serves to make the parallel light emitted from the light source device 210 into a linearly polarized state.

상기 편광자(220)를 통과한 선편광은 고반사율 하프 미러(230)로 전달되게 된다. The linearly polarized light passing through the polarizer 220 is transmitted to the high reflectivity half mirror 230.

상기 하프 미러(230)는 상기 편광자(220)를 통과한 빛을 모두 반사하는 역할을 한다. 상기 하프 미러(230)로 전달된 빛은 반사되어 하프 미러(230)의 하부에 위치한 큰 개구수(numerical aperture)를 가지는 대물렌즈(240)로 전달된다. The half mirror 230 reflects all the light passing through the polarizer 220. The light transmitted to the half mirror 230 is reflected and transmitted to the objective lens 240 having a large numerical aperture located under the half mirror 230.

이때, 상기 하프 미러(230)에 의해 반사된 빛이 상기 대물렌즈(240)로 전달되게 될 때 상기 대물렌즈(240)의 반쪽으로 전달되게 되며 상기 대물렌즈(240)의 반쪽으로 전달된 빛은 상기 대물렌즈(240)의 초점의 절반에 해당되는 크기로 상기 시편(250)의 표면에 수직으로 조사된다. At this time, when the light reflected by the half mirror 230 is transmitted to the objective lens 240 is transmitted to the half of the objective lens 240 and the light transmitted to the half of the objective lens 240 A size corresponding to half of the focal point of the objective lens 240 is irradiated perpendicular to the surface of the specimen 250.

상기 하프 미러(230)는 사용되는 광원의 파장영역에서 반사율이 높도록 박막 코팅된 미러인 것이 바람직하다.The half mirror 230 is preferably a mirror coated with a thin film so that the reflectance is high in the wavelength region of the light source used.

아울러, 상기 하프 미러(230)는 상기 대물렌즈(240)의 반쪽 또는 나머지 반쪽으로 반사되도록 상기 하프 미러(230)를 상기 대물렌즈(240) 상에서 이송시키는 하프 미러 이송수단(미도시됨)이 더 구비된 것이 바람직하다. 이렇게 되면 상기 하프 미러(230)를 상기 대물렌즈(240)의 반쪽으로 반사되도록 하여 대물렌즈(240)의 초점 절반에 해당하는 시편의 물성을 측정하고 상기 하프 미러 이송수단에 의해 하프 미러(230)를 상기 대물렌즈(240)의 나머지 반쪽으로 반사되도록 하여 대물렌즈(240)의 초점의 나머지 절반에 해당하는 시편의 물성을 측정함으로써 대물렌즈(240)의 초점 전체에 해당하는 시편의 물성을 측정할 수 있게 된다. In addition, the half mirror 230 further includes a half mirror conveying means (not shown) for transferring the half mirror 230 on the objective lens 240 so as to be reflected to the half or the other half of the objective lens 240. It is preferred to be provided. In this case, by reflecting the half mirror 230 to the half of the objective lens 240, the physical properties of the specimen corresponding to the focal half of the objective lens 240 is measured, and the half mirror 230 is moved by the half mirror conveying means. To reflect the other half of the objective lens 240 to measure the physical properties of the specimen corresponding to the other half of the focal point of the objective lens 240 to measure the physical properties of the specimen corresponding to the entire focal point of the objective lens 240. It becomes possible.

상기 대물렌즈(240)는 상기 하프 미러(230)로부터 반사된 빛을 상기 시편(250)의 표면에 수직으로 초점이 맞게 조사하는 역할을 한다. 아울러, 상기 대물렌즈(240)는 렌즈, 거울, 렌즈와 거울의 조합으로부터 선택되는 어느 하나로 구성된 광학계를 사용하는 것이 바람직하다. The objective lens 240 serves to irradiate the light reflected from the half mirror 230 to focus vertically on the surface of the specimen 250. In addition, the objective lens 240 preferably uses an optical system composed of any one selected from a lens, a mirror, a combination of the lens and the mirror.

상기 시편(250)의 하부에는 시료 받침대(미도시됨)가 더 구비되며, 상기 시료 받침대는 전후좌우, 상하 및 회전 가능하도록 하는 이송장치(미도시됨)에 의해 이송되는 것이 바람직하다. A lower portion of the specimen 250 is further provided with a sample pedestal (not shown), the sample pedestal is preferably conveyed by a transfer device (not shown) to enable the front and rear, left and right, up and down and rotatable.

상기 하프 미러 이송수단에 의해 하프 미러(230)를 이송시켜 대물렌즈(240)의 초점 전체에 해당하는 시편의 광학적 물성을 측정한 후에는 대물렌즈(240)의 초점을 옮기기 위해 시료 받침대를 이송시키는 이송장치에 의해 시편을 이송시켜 시편 전체의 물성을 측정할 수 있게 된다. After transferring the half mirror 230 by the half mirror conveying means to measure the optical properties of the specimen corresponding to the entire focal point of the objective lens 240, the sample pedestal is transferred to move the focal point of the objective lens 240. By transporting the specimen by the transfer device it is possible to measure the physical properties of the entire specimen.

상기 검광자(260)는 상기 시편(250)으로부터 반사된 후 상기 대물렌즈(240)를 통과한 빛에서 특정한 방향의 선편광상태의 빛 만 투과시켜 광검출기(270)로 입사시킨다. 여기서 광검출기(270)는 여러 개의 단위소자(pixel)를 갖고 있으며 2차원 광세기 분포를 측정할 수 있는 전하결합소자(CCD) 등이 이에 해당된다.The analyzer 260 is incident on the photodetector 270 by transmitting only light in a linearly polarized state in a specific direction from the light reflected from the specimen 250 and passing through the objective lens 240. In this case, the photodetector 270 has a plurality of unit pixels and includes a charge coupled device (CCD) capable of measuring a two-dimensional light intensity distribution.

상기 광검출기(270)의 각 단위소자에서 획득된 정보는 상기 연산처리장치(280)로 전달되어 디지털 신호로 저장되게 된다.Information obtained from each unit element of the photodetector 270 is transferred to the arithmetic processing unit 280 and stored as a digital signal.

또한, 상기 광검출기(270)의 측정성능을 향상시키기 위하여 릴레이 렌즈를 구비한 광학계(미도시됨)가 더 구비된 것이 바람직하다. In addition, it is preferable that an optical system (not shown) provided with a relay lens is further provided to improve the measurement performance of the photodetector 270.

상기 광검출기(270)에 의해 검출된 빛의 세기에 대한 전기적 신호를 각각의 입사각들에 대해서 180o의 다중 입사면 경로를 따라 상기 광검출기(270)의 단위소자(pixel)에 해당되는 값으로 보정하여 연산처리하는 역할을 하는 연산처리장치(280)가 더 구비된 것이 바람직하다. The electrical signal of the intensity of light detected by the photodetector 270 is a value corresponding to a unit pixel of the photodetector 270 along a multiple incidence plane path of 180 ° for each incident angle. It is preferable to further include a calculation processing unit 280 that serves to correct the calculation process.

상기 광검출기(270)에 의해 검출된 전압 또는 전류와 같은 전기적 신호로부터 상기 연산처리장치(280)인 컴퓨터를 통하여 파형을 분석함으로써 상기 시편(250)의 물성 또는 박막시편의 경우에는 박막의 두께 및 광학상수 등을 추출하게 된다.By analyzing the waveform from the electrical signal such as voltage or current detected by the photodetector 270 through a computer that is the processing unit 280, in the case of the physical properties or thin film specimens of the specimen 250 and The optical constant is extracted.

도 2 및 도 3은 수평입사형 하프 미러를 이용한 타원계측기를 도시한 것이며, 도 2는 대물렌즈(240)의 초점의 절반(오른쪽 절반)에 해당하는 시편(250)에서의 물성을 측정하는 경우를 나타낸 도면이고, 도 3은 대물렌즈(240)의 초점의 절 반(왼쪽 절반)에 해당하는 시편(250)에서의 물성을 측정하는 경우를 나타낸 도면이다. 두께가 균일한 박막 시편과 같이 특수한 경우에는 이러한 두가지 측정방법의 결과가 동일하게 된다. 2 and 3 illustrate an ellipsometer using a horizontal incidence half mirror, and FIG. 2 illustrates the measurement of physical properties of the specimen 250 corresponding to half of the focal point (right half) of the objective lens 240. 3 is a diagram illustrating a case in which the physical properties of the specimen 250 corresponding to one half (left half) of the focal point of the objective lens 240 are measured. In special cases, such as thin-film specimens of uniform thickness, the results of these two measurement methods are identical.

도 5 및 도 6은 수직입사형 하프 미러를 이용한 타원계측기를 도시한 것이며, 도 5는 대물렌즈(240)의 초점의 절반(오른쪽 절반)에 해당하는 시편(250)에서의 물성을 측정하는 경우를 나타낸 도면이고, 도 6은 대물렌즈(240)의 초점의 절반(왼쪽 절반)에 해당하는 시편(250)에서의 물성을 측정하는 경우를 나타낸 도면이다. 5 and 6 illustrate an ellipsometer using a vertical incidence half mirror, and FIG. 5 illustrates a case in which the physical properties of the specimen 250 corresponding to half of the focal point (right half) of the objective lens 240 are measured. 6 is a diagram illustrating a case of measuring physical properties of the specimen 250 corresponding to half of the focal point (left half) of the objective lens 240.

도 7 및 도 8은 본 발명에 의한 다른 형태의 하프 미러를 이용한 타원계측기로서 상기 편광자(220)과 상기 검광자(260) 대신에 하나의 선편광자(290)를 상기 하프 미러(230)와 상기 대물렌즈(240) 사이에 설치하는 것을 특징으로 한다.7 and 8 illustrate an ellipsometer using another type of half mirror according to the present invention, in which one linear polarizer 290 is used instead of the polarizer 220 and the analyzer 260. It is characterized in that the installation between the objective lens (240).

상기 선형편광자(290)와 상기 대물렌즈(240)의 사이에 보상기가 구비될 수 있다. 상기 보상기는 상기 대물렌즈(240) 전단에 편광을 보상하기 위한 것으로, 상기 시편(250)에 입사되는 빛의 편광 상태를 임의로 조절하는 역할을 한다. A compensator may be provided between the linear polarizer 290 and the objective lens 240. The compensator compensates for the polarization at the front end of the objective lens 240 and serves to arbitrarily adjust the polarization state of the light incident on the specimen 250.

상기 보상기는 선형 편광된 빛이 상기 보상기의 면에 수직으로 입사할 때에 편광의 방향이 상기 보상기의 광축과 평행할 때와 수직일 때의 투과된 빛의 위상차 값을 갖는 특징이 있다. The compensator is characterized in that the linearly polarized light has a phase difference value of transmitted light when the direction of polarization is perpendicular to the optical axis of the compensator when the light is incident perpendicularly to the plane of the compensator.

아울러, 상기 보상기 대신에 상기 대물렌즈(240) 전단에 편광을 전기로 빛의 위상차를 제어할 수 있는 전기적 편광 변조장치(electrical polarization modulator)가 구비될 수 있다.In addition, instead of the compensator, an electrical polarization modulator may be provided in front of the objective lens 240 to control the phase difference of light by using polarization.

상기와 같은 구성으로 된 본 발명의 하프 미러를 이용한 타원계측기는 다음과 같은 방법으로 박막의 두께 및 굴절률 등과 같은 시편의 광학적 물성 측정하게 된다. An ellipsometer using the half mirror of the present invention having the above configuration measures the optical properties of the specimen such as the thickness and refractive index of the thin film in the following manner.

상기 광원(210)으로부터 발생된 평행광이 상기 편광자(220)에 의해 선편광으로 변환되며 변환된 편광은 상기 하프 미러(230)로 전달되어 반사된다. 상기 하프 미러(230)에 의해 반사된 선편광은 상기 하프 미러(230)의 하부에 위치한 상기 대물렌즈(240)로 전달되게 된다. 이때, 상기 하프 미러(230)에 의해 상기 대물렌즈(240)의 반쪽으로 전달되게 되며 상기 대물렌즈(240)의 반쪽으로 전달된 편광은 상기 대물렌즈(240)의 초점의 절반에 해당되는 크기로 상기 시편(250)의 표면에 수직으로 조사된다. 상기 대물렌즈(240)의 초점의 절반에 해당되는 크기로 상기 시편(250)의 표면에 수직으로 조사된 빛은 반사되어 상기 대물렌즈(240)의 나머지 반쪽으로 전달되며, 전달된 빛은 상기 대물렌즈(240)의 나머지 반쪽을 통과하여 검광자(260)에 의해 특정한 방향의 선편광 상태만을 걸러내어 빛의 세기에 대한 전기적 신호를 상기 광검출기(270)의 단위소자로 검출되게 된다. 상기 광검출기(270)에 의해 검출된 전기적 신호를 상기 연산처리장치(280)에 의해 각각의 입사각들에 대해서 180o의 다중 입사면 경로를 따라 광검출기(270)의 단위소자(pixel)에 해당되는 값으로 보정하여 연산이 처리된다. Parallel light generated from the light source 210 is converted into linearly polarized light by the polarizer 220, and the converted polarized light is transmitted to and reflected by the half mirror 230. The linearly polarized light reflected by the half mirror 230 is transmitted to the objective lens 240 positioned below the half mirror 230. At this time, the half mirror 230 is transmitted to the half of the objective lens 240 and the polarization transmitted to the half of the objective lens 240 is about the size of half of the focal point of the objective lens 240. Irradiated perpendicular to the surface of the specimen 250. Light irradiated perpendicularly to the surface of the specimen 250 at a size corresponding to half of the focal point of the objective lens 240 is reflected and transmitted to the other half of the objective lens 240, and the transmitted light is the objective By passing through the other half of the lens 240, the analyzer 260 filters only the linearly polarized state in a specific direction so that an electrical signal of light intensity is detected by the unit device of the photodetector 270. The electrical signal detected by the photodetector 270 corresponds to a unit pixel of the photodetector 270 along a multiple incidence plane path of 180 ° for each incident angle by the arithmetic processing unit 280. The operation is processed by correcting the value to

본 발명에서는 고반사율의 하프 미러를 채택함으로써 광원의 세기를 4배 이하로 줄여서도 광검출기(270)에 의해 용이하게 검출할 수 있게 되며 종래의 광분할 기에 의해서 발생하는 반중반사로 인한 광간섭이 배제된 상태에서 검출하게 되므로 보다 세밀한 나노 박막 및 나노 패턴 시편들에 대해서도 정확하고 정밀하게 물성을 측정하는 것이 가능하게 된다. In the present invention, by adopting a half-mirror having a high reflectance, the light detector 270 can be easily detected even when the intensity of the light source is reduced to 4 times or less, and the light interference due to the anti-reflection generated by the conventional light splitter is reduced. The detection in the excluded state makes it possible to accurately and precisely measure the physical properties of finer nano thin films and nano pattern specimens.

아래에서는 본 발명의 하프 미러를 이용한 타원계측기의 기본원리를 구현하기 위한 본 발명의 장치적 원리에 대해 도 9를 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the apparatus principle of the present invention for implementing the basic principle of the ellipsometer using the half mirror of the present invention will be described in detail with reference to FIG.

상기 대물렌즈(240)의 중심(420C)으로 입사된 빛의 입사각

Figure 112009036455196-PAT00001
는 0 이며, 반지름
Figure 112009036455196-PAT00002
이 일정한 원주 상으로 입사된 빛의 경우에는 모두 동일한 입사각(
Figure 112009036455196-PAT00003
)을 갖게 되고 방위각
Figure 112009036455196-PAT00004
의 값에 따라서 입사면이 회전하게 된다.Incident angle of light incident to the center 420C of the objective lens 240
Figure 112009036455196-PAT00001
Is 0 and the radius
Figure 112009036455196-PAT00002
In the case of light incident on a certain circumference, all the same incident angles (
Figure 112009036455196-PAT00003
) Azimuth
Figure 112009036455196-PAT00004
The incident surface rotates according to the value of.

하프 미러(230)에 의해 반사된 특정 편광상태의 편광이 대물렌즈(240)의 420A로 입사한 경우에는 상기 대물렌즈(240)에 의해 입사각이

Figure 112009036455196-PAT00005
인 상태로 상기 시편(250)의 표면 430 지점으로 굴절되고, 반사각
Figure 112009036455196-PAT00006
로 반사되어 대물렌즈(240)의 중심(420C)을 기준으로 대칭이 되는 위치(420B)에 도달하고, 상기 광검출기(270)에 의해 획득된 2차원 광 세기신호에서 방위각
Figure 112009036455196-PAT00007
가 0인 x축 상의 410B 지점에 도달하여 상기 광검출기(270)의 단위소자에 의해 해당 빛의 세기가 전압 또는 전류와 같은 전기신호로 검출되게 된다.When the polarization of the specific polarization state reflected by the half mirror 230 is incident on 420A of the objective lens 240, the incident angle is changed by the objective lens 240.
Figure 112009036455196-PAT00005
Refracted to 430 points on the surface of the specimen 250 in the
Figure 112009036455196-PAT00006
Is reflected to reach a position 420B which is symmetric with respect to the center 420C of the objective lens 240, and the azimuth angle in the two-dimensional light intensity signal obtained by the photodetector 270
Figure 112009036455196-PAT00007
Reaches a point of 410B on the x-axis of which 0 is 0, and the intensity of light is detected by the unit element of the photodetector 270 as an electrical signal such as a voltage or a current.

상기 대물렌즈(240)로 입사한 평행 광선은 대물렌즈(240)의 개구수에 의해 굴절되어 상기 시편(250)의 표면으로 입사되게 되는데, 여기서 상기 시편(250)의 표면으로 입사되는 광선의 최대 입사각(

Figure 112009036455196-PAT00008
)은 대물렌즈(240)의 개구수(NA)에 의해 다음과 같이 결정된다.Parallel light rays incident on the objective lens 240 are refracted by the numerical aperture of the objective lens 240 to be incident on the surface of the specimen 250, where the maximum of the light rays incident on the surface of the specimen 250 is obtained. angle of incidence(
Figure 112009036455196-PAT00008
Is determined by the numerical aperture NA of the objective lens 240 as follows.

Figure 112009036455196-PAT00009
Figure 112009036455196-PAT00009

상기 광검출기(270)로 검출된 빛의 세기에 대한 전기 신호를 그 중심에서 반지름

Figure 112009036455196-PAT00010
이 일정한 원주 상에서 발생하는 180°다중 입사면 경로를 따라 상기 편광검출기(270)의 각각의 단위소자[예를 들어, 광검출기가 전하결합소자(CCD)인 경우 단위소자는 픽셀(pixel)이 된다]에 해당되는 값으로 보정하여 연산처리된 도표로 나타내어진다. 간단한 계산과정을 거치면 상기 광검출기(270)에 의해 검출되는 빛의 세기 신호는 일반적으로 다음 식으로 표현된다.Radius at the center of the electrical signal for the intensity of light detected by the photodetector 270
Figure 112009036455196-PAT00010
Each unit device of the polarization detector 270 (for example, when the photodetector is a charge coupled device (CCD)) becomes a pixel along a 180 ° multiple incidence plane path generated on the constant circumference. It is displayed as a chart processed by correcting to the value corresponding to]. Through a simple calculation process, the light intensity signal detected by the photodetector 270 is generally expressed by the following equation.

Figure 112009036455196-PAT00011
Figure 112009036455196-PAT00011

여기서

Figure 112009036455196-PAT00012
는 반지름
Figure 112009036455196-PAT00013
이 일정한 원주 상에서 측정된 빛 세기의 평균값이며,
Figure 112009036455196-PAT00014
,
Figure 112009036455196-PAT00015
,
Figure 112009036455196-PAT00016
및
Figure 112009036455196-PAT00017
는 퓨리에 계수들이다.here
Figure 112009036455196-PAT00012
Is the radius
Figure 112009036455196-PAT00013
The average value of the light intensity measured on this constant circumference,
Figure 112009036455196-PAT00014
,
Figure 112009036455196-PAT00015
,
Figure 112009036455196-PAT00016
And
Figure 112009036455196-PAT00017
Are the Fourier coefficients.

따라서 빛의 세기에 대해 측정된 2차원 데이터에서 대물렌즈(240)의 중심축(420C)을 중심으로 하여 구성되는 여러개의 반 동심원들 중에서 하나의 반 동심원 상에 있는 데이터를 퓨리에 변화하면

Figure 112009036455196-PAT00018
,
Figure 112009036455196-PAT00019
,
Figure 112009036455196-PAT00020
및
Figure 112009036455196-PAT00021
의 값을 얻게 된다. 일반적으로는 이들 퓨리에 계수들 중에서 2개의 값만이 0이 아닌 값을 가지게 된다. Therefore, if two-dimensional data measured with respect to the intensity of light is Fourier changed data on one of the concentric circles among the multiple concentric circles constituted around the central axis 420C of the objective lens 240
Figure 112009036455196-PAT00018
,
Figure 112009036455196-PAT00019
,
Figure 112009036455196-PAT00020
And
Figure 112009036455196-PAT00021
You get the value of. In general, only two of these Fourier coefficients have non-zero values.

이와 같은 다중 입사면 측정방법으로 결정된 퓨리에 계수들을 대물렌즈(240)의 중심축(420C)에서부터 상기 최대 입사각

Figure 112009036455196-PAT00022
에 이르는 각각의 입사각들에 대해서, 즉 다중 입사각에 대해서 얻게 되고 이 계수들을 분석함으로써 시편의 광특성을 찾아내게 된다. 다중 입사면에 대한 측정방법은 종래의 검광자 회전형 또는 편광자 회전형 타원계측기와 유사한 효과를 획득할 수 있기 때문에 종래의 단일 입사면을 이용하는 초점 탄원계측기에 비해 다중 입사각에 대한 다중 입사면 측정방법은 측정 정밀도를 더 높을 것으로 기대된다.Fourier coefficients determined by the multi-incident surface measuring method are determined from the maximum incident angle from the central axis 420C of the objective lens 240.
Figure 112009036455196-PAT00022
For each angle of incidence, i.e. for multiple angles of incidence, the optical properties of the specimen are found by analyzing these coefficients. Since the measuring method for multiple incident planes can obtain an effect similar to that of a conventional analyzer rotation type or a polarizer rotation type ellipsometer, the multiple entrance plane measurement method for multiple incident angles is compared with a focus ellipsometer using a conventional single entrance plane. Is expected to have higher measurement accuracy.

도 1은 종래 발명에 의한 초점 타원계측기의 대표적 구조를 나타낸 도면.1 is a diagram showing a representative structure of a focus ellipsometer according to the related art.

도 2와 도 3은 본 발명에 의한 수평입사형 하프 미러를 이용한 타원계측기의 구조를 나타낸 도면.2 and 3 are views showing the structure of an ellipsometer using a horizontal incidence half mirror according to the present invention.

도 4는 본 발명에 의한 필터 휠을 나타낸 사시도.4 is a perspective view showing a filter wheel according to the present invention.

도 5와 도 6은 본 발명에 의한 수직입사형 하프 미러를 이용한 타원계측기의 구조를 나타낸 도면.5 and 6 are views showing the structure of an ellipsometer using a vertical incidence half mirror according to the present invention.

도 7과 도 8은 본 발명에 의한 다른 형태의 수평입사형 하프 미러를 이용한 타원계측기의 구조를 나타낸 도면.7 and 8 are views showing the structure of an ellipsometer using another type of horizontal incidence half mirror according to the present invention.

도 9는 광검출기에 의해 측정된 빛의 세기 신호 분포의 2차원 도면.9 is a two-dimensional diagram of the distribution of light intensity signals measured by a photodetector.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *

210: 광원장치 220: 편광자210: light source device 220: polarizer

230: 하프 미러 240: 대물렌즈230: half mirror 240: objective lens

250: 시편 260: 검광자250: Psalm 260: Prospector

270: 광검출기 280: 연산처리장치270: photodetector 280: processing unit

290: 선형 편광자290: linear polarizer

Claims (13)

광원장치(210);A light source device 210; 상기 광원장치(210)로부터 방출된 평행광을 선편광 상태로 만드는 편광자(220);A polarizer 220 for making the parallel light emitted from the light source device 210 into a linearly polarized state; 상기 편광자(220)를 투과한 빛을 반사하는 하프 미러(230);A half mirror 230 reflecting light transmitted through the polarizer 220; 상기 하프 미러(230)로부터 반사된 빛을 시편(250)에 집중 조사시키는 대물렌즈(240);An objective lens 240 for irradiating light reflected from the half mirror 230 onto the specimen 250; 상기 시편(250)으로부터 반사된 후 상기 대물렌즈(240)를 통과한 빛에서 특정한 방향의 선편광 상태의 빛만을 투과시키는 검광자(260); An analyzer 260 which transmits only light in a linear polarization state in a specific direction from the light reflected from the specimen 250 and then passing through the objective lens 240; 상기 검광자(260)를 통과한 빛의 세기의 분포를 검출하기 위한 단위소자를 갖는 광검출기(270);A photodetector 270 having a unit element for detecting a distribution of the intensity of light passing through the analyzer 260; 를 포함하여 이루어 것을 특징으로 하는 하프 미러를 이용한 타원계측기.An ellipsometer using a half mirror, characterized in that made. 광원장치(210);A light source device 210; 상기 광원장치(210)로부터 방출된 평행광을 선편광 상태로 만드는 편광자(220);A polarizer 220 for making the parallel light emitted from the light source device 210 into a linearly polarized state; 상기 편광자(220)를 투과한 빛을 시편(250)에 집중 조사시키는 대물렌즈(240);An objective lens 240 for intensively irradiating the light transmitted through the polarizer 220 to the specimen 250; 상기 시편(250)으로부터 반사된 후 상기 대물렌즈(240)를 통과한 빛을 반사 하는 하프 미러(230);A half mirror 230 reflecting light passing through the objective lens 240 after being reflected from the specimen 250; 상기 하프 미러(230)에 의해 반사된 빛에서 특정한 방향의 선편광 상태의 빛만을 투과시키는 검광자(260);An analyzer 260 for transmitting only light in a linear polarization state in a specific direction from the light reflected by the half mirror 230; 상기 검광자(260)를 통과한 빛의 세기의 분포를 검출하기 위한 단위소자를 갖는 광검출기(270);A photodetector 270 having a unit element for detecting a distribution of the intensity of light passing through the analyzer 260; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 하프 미러를 이용한 타원계측기.An ellipsometer using a half mirror, characterized in that consisting of. 광원장치(210);A light source device 210; 상기 광원장치(210)로부터 방출된 평행광을 반사하는 하프 미러(230);A half mirror 230 reflecting parallel light emitted from the light source device 210; 상기 하프 미러(230)로부터 반사된 빛에서 특정한 방향의 선편광 상태의 빛만을 투과시키는 선형편광자(290);A linear polarizer 290 which transmits only light in a linear polarization state in a specific direction from the light reflected from the half mirror 230; 상기 선형편광자(290)로부터 투과된 선편광을 시편(250)에 집중 조사시키는 대물렌즈(240);An objective lens 240 for irradiating the linearly polarized light transmitted from the linear polarizer 290 onto the specimen 250; 상기 시편(250)으로부터 반사된 후 상기 선형편광자(290)를 통과한 빛의 세기의 분포를 검출하기 위한 단위소자를 갖는 광검출기(270);A photodetector 270 having a unit element for detecting a distribution of light intensity reflected from the specimen 250 and passing through the linear polarizer 290; 를 포함하여 이루어 것을 특징으로 하는 하프 미러를 이용한 타원계측기.An ellipsometer using a half mirror, characterized in that made. 광원장치(210);A light source device 210; 상기 광원장치(210)로부터 방출된 평행광을 선편광 상태로 만드는 선형편광 자(290);A linear polarizer 290 which makes the parallel light emitted from the light source device 210 into a linearly polarized state; 상기 선형편광자(290)를 투과한 빛을 시편(250)에 집중 조사시키는 대물렌즈(240);An objective lens 240 for intensively irradiating light transmitted through the linear polarizer 290 to the specimen 250; 상기 시편(250)으로부터 반사된 후 상기 대물렌즈(240)를 통과한 빛의 특정한 방향의 선편광 상태의 빛만을 투과시키는 선형편광자(290);A linear polarizer 290 which transmits only the light in a linear polarization state in a specific direction of the light reflected from the specimen 250 and then passed through the objective lens 240; 상기 선형편광자(290)를 통과한 빛을 반사하는 하프 미러(230);A half mirror 230 reflecting light passing through the linear polarizer 290; 상기 하프 미러(230)에 의해 반사된 빛의 세기의 분포를 검출하기 위한 단위소자를 갖는 광검출기(270);A photodetector (270) having a unit element for detecting a distribution of intensity of light reflected by the half mirror (230); 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 하프 미러를 이용한 타원계측기.An ellipsometer using a half mirror, characterized in that consisting of. 제 1항 내지 제 4항에서 선택되는 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 4, 상기 하프 미러(230)가 상기 대물렌즈(240)의 반쪽 또는 나머지 반쪽으로 빛을 반사되도록 하거나 상기 대물렌즈(240)의 반쪽 또는 나머지 반쪽을 통과한 빛이 반사되도록 설치되는 것을 특징으로 하는 하프 미러를 이용한 타원계측기.The half mirror 230 is installed to reflect the light to the half or the other half of the objective lens 240 or to reflect the light passing through the half or the other half of the objective lens 240 Ellipsometer using. 제 5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 광검출기(270)에 의해 검출된 빛의 세기분포를 각각의 입사각들에 대해서 180°의 다중 입사면 경로를 따라 상기 광검출기(270)의 단위소자(pixel)에 해당되는 값으로 보정하여 연산처리하는 연산처리장치(280); 를 더 포함하여 이루어 지는 것을 특징으로 하는 하프 미러를 이용한 타원계측기.The intensity distribution of the light detected by the photodetector 270 is calculated by correcting it to a value corresponding to a pixel of the photodetector 270 along a multiple incidence plane path of 180 ° for each incident angle. Arithmetic processing unit 280 for processing; Ellipsometer using a half mirror, characterized in that further comprises a. 제 6항에 있어서, The method of claim 6, 상기 대물렌즈(240)의 반쪽 또는 나머지 반쪽으로 빛을 반사되도록 하거나 상기 대물렌즈(240)의 반쪽 또는 나머지 반쪽을 통과한 빛이 반사되도록 상기 하프 미러(230)를 이송시키는 하프 미러 이송수단이 더 구비된 것을 특징으로 하는 하프 미러를 이용한 타원계측기.Half mirror conveying means for conveying the half mirror 230 to reflect the light to the half or the other half of the objective lens 240 or the light passing through the half or the other half of the objective lens 240 is further An ellipsometer using a half mirror, characterized in that provided. 제 6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 광원장치(210)의 광원은 텅스텐-할로겐 램프, Xe 램프로부터 선택되는 어느 하나의 백색광원 또는 레이저의 단색광원을 사용하는 것을 특징으로 하는 하프 미러를 이용한 타원계측기.The light source of the light source device 210 is an ellipsometer using a half-mirror, characterized in that using any one white light source selected from a tungsten-halogen lamp, Xe lamp or a monochromatic light source of a laser. 제 6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 광원장치(210)가 백색광원인 경우 상기 광원장치(210)의 후단 또는 상기 광검출기(270) 전단에 특정 파장 범위의 빛을 통과시키는 대역 필터부가 더 설치된 것을 특징으로 하는 타원계측기.When the light source device 210 is a white light source, an ellipsometer, characterized in that the band filter portion for passing the light of a specific wavelength range at the rear end of the light source device 210 or in front of the photodetector (270). 제 1항 또는 제 2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 하프미러(230)와 상기 대물렌즈(240)의 사이에 설치되며 편광을 보상하기 위한 보상기가 더 구비된 것을 특징으로 하는 하프 미러를 이용한 타원계측기.An ellipsometer using a half mirror, which is installed between the half mirror 230 and the objective lens 240 and further includes a compensator for compensating polarization. 제 3항 또는 제 4항에 있어서,The method according to claim 3 or 4, 상기 선형편광자(290)와 상기 대물렌즈(240)의 사이에 설치되며 편광을 보상하기 위한 보상기가 더 구비된 것을 특징으로 하는 하프 미러를 이용한 타원계측기.An ellipsometer using a half mirror, which is installed between the linear polarizer 290 and the objective lens 240, and further includes a compensator for compensating polarization. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 하프미러(230)와 상기 대물렌즈(240)의 사이에 편광을 전기로 빛의 위상차를 제어하는 전기적 편광 변조장치(electrical polarization modulator)가 더 구비된 것을 특징으로 하는 하프 미러를 이용한 타원계측기.An ellipsometer using a half mirror further comprising an electrical polarization modulator for controlling a phase difference of light by electrically polarizing light between the half mirror 230 and the objective lens 240. 제 3항 또는 제 4항에 있어서,The method according to claim 3 or 4, 상기 선형편광자(290)와 상기 대물렌즈(240)의 사이에 편광을 전기로 빛의 위상차를 제어하는 전기적 편광 변조장치(electrical polarization modulator)가 더 구비된 것을 특징으로 하는 하프 미러를 이용한 타원계측기.An ellipsometer using a half mirror further comprising an electrical polarization modulator for controlling a phase difference of light by electrically polarizing light between the linear polarizer 290 and the objective lens 240.
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